〖MQ(《成品框单页》4D+260mm。185mm(-+22.5mm，-21mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm,DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓二校送三校〓日期〓20231129〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品： 260mm×185mm〓版心： 215mm×143mm〓38行×38字〓天头22.5mm〓地脚22.5mm〓内空21mm〓外空21mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗〖MQ(《成品框双页》4S+260mm。185mm(-+22.5mm，-21mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm,DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓二校送三校〓日期〓20231129〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品： 260mm×185mm〓版心： 215mm×143mm〓38行×38字〓天头22.5mm〓地脚22.5mm〓内空21mm〓外空21mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗元宇宙原理与应用 陈晓红任剑刘耀主编 内 容 简 介本书以元宇宙技术为核心内容，系统全面地阐述了元宇宙的基本概念、基本原理和应用技术。本书在探讨元宇宙的基本内涵及特征的基础上，对元宇宙核心技术架构进行了系统梳理与详细阐释，重点介绍了元宇宙技术在数字经济领域的应用状况，深入解读元宇宙数字化经济体系，并进一步探讨了元宇宙世界的伦理道德问题与法律法规的建设需求，最后对元宇宙理论技术的发展及未来应用趋势进行了展望。通过阅读本书，读者可以了解元宇宙的基本特征及应用场景，还可以深入了解元宇宙技术下的数字经济新形态。 本书可作为高等院校管理类、信息类、工程类专业的本科生、研究生的教材使用，也可供企事业单位的管理、科研、工程技术人员等阅读参考。本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。 版权所有，侵权必究。举报： 01062782989，beiqinquan@tup.tsinghua.edu.cn。图书在版编目（CIP）数据元宇宙原理与应用 / 陈晓红, 任剑, 刘耀主编—北京 : 清华大学出版社, 2024.1 ISBN 9787302650119 Ⅰ①元…Ⅱ①陈… ②任… ③刘…Ⅲ①信息经济-研究Ⅳ①F49 中国国家版本馆CIP数据核字(2023)第230805号 责任编辑： 吴梦佳 封面设计： 傅瑞学 责任校对： 刘静 责任印制： 杨艳 出版发行： 清华大学出版社 网址： https://www.tup.com.cn， https://www.wqxuetang.com 地址： 北京清华大学学研大厦A座邮编： 100084 社总机： 01083470000邮购： 01062786544 投稿与读者服务： 01062776969, cservice@tup.tsinghua.edu.cn 质量反馈： 01062772015, zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn 印装者： 三河市铭诚印务有限公司 经销： 全国新华书店 开本： 185mm×260mm印张： 15.5字数： 356千字 版次： 2024年1月第1版印次： 2024年1月第1次印刷 定价： 49.00元 产品编号： 09974201〖KH1D〗〖BW(D(X,,)M1D2〗〖BW)〗〖HS6〗〖JZ〗〖HT2XBS〗编委会名单〖HT〗〖HTH〗主编:〖HTK〗 陈晓红〖HTH〗参编: 〖HTK〗〖ZK(〗任〓剑〓刘〓耀〓杨〓艺〓王敬童〓王〓松毛星亮〓詹〓敏〓黄梅荣〓熊〓超〓李宜信尚荪培〓朱理婧〓李红艳〓徐守宝〓文馨以〖ZK)〗〖LM〗〖AM〗〖LM〗〖AM〗〖HS6〗〖HT4XBS〗〖JZ〗作 者 简 介〖HT〗〖HTH〗陈晓红〖HT〗，〖HTK〗中国工程院院士，湘江实验室主任，我国管理科学与工程、工程管理及数据智能〖TP作者.TIF;S6;Z1,Y,PZ#〗领域的著名专家。现任湖南工商大学党委书记、中南大学商学院名誉院长、全国政协委员、中国工程院工程管理学部常委、国家自然科学基金委员会委员、国务院学位委员会管理科学与工程学科评议组召集人、国家自然科学基金基础科学中心主任，2001年获国家杰出青年科学基金，作为团队负责人2007年获教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，2009年获得国家自然科学基金委创新研究群体荣誉，2016年获中组部国家高层次人才特殊支持计划哲学社会科学领军人才称号，2017年当选中国工程院院士。长期致力于工程管理、大数据与人工智能、管理科学与工程、生态文明与两型社会等领域的研究，获国家科技进步二等奖、国家教学成果二等奖（两项）、复旦管理学杰出贡献奖、光召科技奖、教育部人文社科优秀成果一等奖、湖南省科技进步一等奖等国家级和省部级科研、教学奖励18项，连续多年入选“全球高被引科学家”和“全球前2%顶尖科学家”，2022年入选“中国高贡献学者”榜单第12位。发表高水平学术论文400余篇，其中ESI前1%高被引论文70余篇，HIndex指数87，出版专著23部，获国家发明专利授权40余项。2019—2022年先后提交41份政策建议和全国政协提案被中央和各部委采纳。〖HT〗〖LM〗〖AM〗〖LM〗〖KMB〗〖AM〗前言前言 习近平总书记在党的二十大报告中指出：“建设现代化产业体系。坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。”“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。优化基础设施布局、结构、功能和系统集成，构建现代化基础设施体系。”元宇宙作为数字经济的重要组成部分，正是在数字经济发展的紧要关头走进了人们的视野。元宇宙赋能实体经济的发展，一方面通过相关技术持续拓展应用边界，丰富真实空间；另一方面发挥数字经济工具的优势，促进产业链优化，打破“次元壁”，加快实体经济与数字经济的深度融合。 从全球视角看，当前元宇宙领域主要由美国与中国主导。美国凭借自身积攒的经验，受益于技术领域的多年积累和布局，在全球元宇宙产业诸多领域中引领发展。中国与世界各国相比，在5G技术上具有非常突出的优势，在网络层面上为元宇宙产业提供了保障，当下中国越来越多的政策与大企业正加快向该领域靠拢。据统计，在中国所有省份出台的政策和年度工作报告里，涉及元宇宙的共有32份，元宇宙专项政策有15项。日本、韩国也积极发展元宇宙，欧洲虽然一直较为谨慎，但是仍然积极地拥抱来自元宇宙的挑战与机会。当前，元宇宙技术的红利渐渐受到了人们的关注，各国都十分认同元宇宙会对整个经济、社会生活产生巨大影响。全球各国开始建设各种数字化应用平台，以满足各个领域的需求，并追求虚拟现实环境下的互利共赢。 元宇宙相关行业产业的发展目前处于起步阶段，2021年也被称为元宇宙元年。据市场研究公司测算，2021—2030年全球元宇宙市场规模将从388.5亿美元增长到6 788亿美元，其中元宇宙中国市场的规模预计在2027年达到1 263.5亿元，年均复合增长率将达到32.98%。由此可见，尽管处于发展初期，但元宇宙相关产业具有广阔的发展前景。 市场的迅速发展对人才的数量和质量都提出了更高的要求，现阶段元宇宙产业人才的供应难以满足行业发展需要。一方面，元宇宙领域人才供不应求，存在有岗无人现象。中国信息通信研究院《数字经济就业影响研究报告》显示，2020年中国数字化人才缺口接近1 100万。日前，猎聘发布的《2022元宇宙人才发展白皮书》显示，2019—2021年元宇宙领域新发布职位数持续增长，在被称为元宇宙元年的2021年涨幅达37.07%。随着元宇宙的发展、全球数字化进程的加快，行业企业的数字化人才缺口还在不断加大，信息技术和数据类人才已成为我国第三大短缺人才类型。因此，培养元宇宙行业创新型、复合型、应用型高级专门人才正当时。另一方面，元宇宙领域内的人才培养模式仍处于探索阶段，人才的培养需要根据行业的发展不断调整、完善。目前参与到元宇宙行业人才培养的主体主要包括高校、互联网企业和职业教育机构三类，在人才培养的过程中需要进一步完善产学研教模式，建立人才共建机制。此外，元宇宙作为一种新兴概念在短时间内被各行各业广泛提及，部分公众存在对元宇宙认识不充分、对行业发展存在疑虑的现象。一方面，互联网头部企业纷纷宣布布局元宇宙产业，资本市场中元宇宙概念股跌宕起伏，公众对于新兴科技的出现存在期望膨胀与泡沫期的疑虑。另一方面，元宇宙行业至今尚未出现较为成熟的可大规模应用的商业案例，其相关技术与硬件设备仍处于快速迭代的时期，导致公众对其发展存在疑虑。上述状况迫切需要推进元宇宙原理与应用方面的专业教材建设，从而服务于专业人才培养及知识技能传播，确保我国元宇宙数字经济的可持续发展。 元宇宙原理与应用湖南工商大学在全国高校中较早探索了元宇宙关键技术及其应用，包括大数据、人工智能、虚拟现实、区块链等技术，以及在商业、教育、文旅等领域的实践，并率先成立“元宇宙实验室”，陆续研发出“面向元宇宙的数字资产认证平台”“人体科学知识虚拟交互技术”“文物系列数字文创”等一系列代表性成果。特别是，全国政协委员、湘江实验室主任、湖南工商大学党委书记陈晓红院士在2022年全国两会上提交了《关于加快推进元宇宙市场稳健发展，做强做优做大我国数字经济的提案》，引起了全国各个领域的广泛关注，产生了很大的社会反响。为加快元宇宙底层技术布局与研发资源投入，依托湖南省四大实验室之一湘江实验室、新零售虚拟现实技术湖南省重点实验室、工业互联网与数字孪生技术湖南省工程研究中心等重要平台，“元宇宙研究院”成立，对元宇宙理论与技术、元宇宙应用工程及元宇宙产业发展展开研究。本书正是基于上述条件撰写而成的。 本书全面、系统地讲解了元宇宙的发展历程、核心技术架构，元宇宙中的伦理法规、隐私保护，元宇宙的应用及未来发展，突出元宇宙技术赋能经济社会建设及其与数字经济的深度融合。本书共分为五篇，包含18章。 第一篇元宇宙的缘起包含第一章到第三章。第一章主要通过对不同艺术形式中“元宇宙”的相关概念及其发展历程介绍，对“元宇宙”概念形成的来源和过程进行深入探究。第二章阐述元宇宙的基础概念与技术图谱。第三章从消费、娱乐、文旅、教育、产业、健康、办公七个典型领域介绍元宇宙的应用，对代表性公司应用元宇宙的典型案例进行分析，以及指出了元宇宙在当今互联网时代的运行逻辑。 第二篇元宇宙核心技术架构包含第四章到第八章。第四章从虚拟现实的开端、发展过程及虚拟现实技术等方面，介绍虚拟现实的案例及未来发展状况。第五章全面调查和分析了区块链在元宇宙应用程序和服务的建立和发展中的作用与影响。第六章从人工智能的概述、理论和应用三个层面展示人工智能技术的巨大价值和广阔前景。第七章主要进行数字孪生概述，介绍孪生技术体系、应用发展，以及元宇宙中的数字孪生模型。第八章主要介绍元宇宙所依赖的通信网络技术和计算解决方案。 第三篇元宇宙与数字经济包含第九章到第十三章。第九章主要介绍元宇宙数据要素市场。第十章主要阐述元宇宙数字经济系统。第十一章主要介绍元宇宙个性化产品与服务。第十二章主要介绍元宇宙产业发展。第十三章从市场监管的角度出发，探讨了数字经济时代下元宇宙的数字经济市场监管的重要意义、主要责任，以及面临的挑战与主要策略。 第四篇元宇宙伦理与法律法规包含第十四章到第十六章。第十四章主要介绍元宇宙中的道德伦理。第十五章主要介绍元宇宙的隐私保护，详细阐述了如何提高数据隐私的安全性及降低公众对数据安全隐私的担忧。第十六章介绍数字资产与版权。 第五篇元宇宙发展与展望包含第十七章和第十八章。第十七章主要介绍元宇宙理论的发展、相关技术的发展，解读元宇宙将打破的研发壁垒。第十八章探讨元宇宙未来的应用与市场。 本书的具体撰写分工如下：陈晓红院士制订了本书的大纲，组织整理和撰写各个章节；任剑教授、刘耀博士、杨艺博士组织本书的编写工作；李红艳、朱理婧两位老师对全书进行统稿；任剑教授、尚荪培老师、李宜信老师参加撰写第一篇的三个章节；刘耀博士、黄梅荣副教授、熊超博士和文馨以老师参加撰写第二篇的五个章节；杨艺博士、詹敏博士、朱理婧老师参加撰写第三篇的五个章节；王松博士、李红艳老师、徐守宝老师参加撰写第四篇的三个章节；王敬童副教授、毛星亮博士参加撰写第五篇的两个章节。 在本书撰写过程中，我们参考了诸多学者、机构的研究成果及应用实践，使得本书能够比较全面地反映元宇宙原理的最新研究与应用进展。在此，对上述参与人员及相关学者、机构表示衷心的感谢和诚挚的祝福！ 编 者2023年5月〖BG(〗〖BHDWG5mm,WK24mm,WK143mmZQ0W〗〖TPSSM.TIF,BP〗〖CS%100,0,0,0〗〖HT10.XH1〗元宇宙原理与应用〖HT〗〖CS〗〖BG)W〗目录目录 第一篇元宇宙的缘起 第一章元宇宙的形成 第一节在“元宇宙”之前——飞越“史前时代” 第二节元宇宙与互联网时代 第二章元宇宙的特征 第一节元宇宙的基础概念 第二节元宇宙的逻辑层级 第三节元宇宙多领域特征 第三章元宇宙的应用 第一节元宇宙的应用场景 第二节元宇宙应用领域发展 第三节元宇宙代表性公司典型案例 第四节元宇宙所面临的挑战 第二篇元宇宙核心技术架构 第四章虚拟现实 第一节虚拟现实技术 第二节虚拟现实技术的研究现状 第三节虚拟现实系统技术现状 第四节虚拟现实系统的关键技术及软件介绍 第五节虚拟现实开发平台Unity 元宇宙原理与应用 第五章区块链 第一节区块链的起源与发展 第二节区块链的特点及分类 第三节元宇宙中的区块链 第六章人工智能 第一节人工智能概论 第二节人工智能研究方向 第三节元宇宙中人工智能的应用 第七章数字孪生 第一节数字孪生概述 第二节数字孪生技术 第三节数字孪生与元宇宙 第八章通信网络与计算平台 第一节无线移动通信 第二节物联网 第三节云计算 第四节边缘计算 第三篇元宇宙与数字经济 第九章元宇宙数据要素市场 第一节现代数据要素 第二节数据要素市场及其运行 第三节规范化数据要素市场 第四节构建数据要素市场的必要性和意义 第十章元宇宙数字经济系统 第一节数字经济新生态 第二节元宇宙新经济学原理 第三节元宇宙数字经济系统 第四节元宇宙的经济规则 第十一章元宇宙个性化产品与服务 第一节元宇宙时空拓展性产品及服务 第二节元宇宙人机融生性产品及服务 第三节元宇宙经济增值性产品及服务 第十二章元宇宙产业发展 第一节元宇宙产业生态 第二节元宇宙传媒产业发展 第三节元宇宙藏品产业发展 第四节元宇宙“社交+游戏”产业发展 第五节元宇宙产业应用 第十三章元宇宙数字经济市场监管 第一节元宇宙数字经济市场监管的意义 第二节元宇宙数字经济市场监管的主要责任 第三节元宇宙数字经济市场监管存在的挑战 第四节元宇宙数字经济市场监管策略 第四篇元宇宙伦理与法律法规 第十四章元宇宙伦理 第一节元宇宙与伦理学 第二节信息伦理 第三节元宇宙中的道德伦理 第十五章隐私保护 第一节数据安全与隐私保护政策背景及相关法律 第二节隐私保护设计研究 第三节隐私保护计算关键技术及应用 第十六章数字资产内涵及其法律法规 第一节数字资产及其法律属性 第二节国内外数字资产相关法律现状与借鉴 第三节数字资产智能合约 第四节数字资产与侵权行为 第五篇元宇宙发展与展望 第十七章理论与技术的发展 第一节元宇宙理论的发展 第二节元宇宙相关技术的发展 第十八章未来的应用与市场 第一节未来的应用 第二节未来的市场3311181819242929303437434346464955595961657575808388889196101101105107109117117120121124130130136139146150150152155159159160162164166174174176178180189189191193199199202204211211217220221227227229233233236 〖MQ(《成品框单页》4D+260mm。185mm(-+22.5mm，-21mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm,DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓二校送三校〓日期〓20231129〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品： 260mm×185mm〓版心： 215mm×143mm〓38行×38字〓天头22.5mm〓地脚22.5mm〓内空21mm〓外空21mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗〖MQ(《成品框双页》4S+260mm。185mm(-+22.5mm，-21mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm,DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓二校送三校〓日期〓20231129〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品： 260mm×185mm〓版心： 215mm×143mm〓38行×38字〓天头22.5mm〓地脚22.5mm〓内空21mm〓外空21mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗第一章元宇宙的形成第一章元宇宙的形成 2021年，“元宇宙”这个崭新的词汇仿佛在一夜之间抢占了网络与媒体的各个高地。即使是普通百姓，也或多或少地接触到了“元宇宙”“NFT”“加密货币（Crypto）”等一系列新兴词汇。资本市场与科技界对“元宇宙”这一新鲜事物的释义和评论，展现出极大的热情。2021年10月29日，美国脸书公司（Facebook）正式宣布改名为Meta，更是将这一整年里所有关于“元宇宙”的讨论推向了顶点，也彻底揭开了这一概念的面纱。 那么，到底什么是“元宇宙”？它从何而来，去向何方？自然而然，当公众面对未知的新鲜事物，这些基础而根本的问题常会在第一时间从脑海里闪现。对于产业发展、金融投资以及学术研究领域人员来说，可能问题会被进一步提出：元宇宙代表了什么？它能给我们带来什么样的科技进展？如果它能代表新的时代风潮，我们又能如何驾风飞翔？以上这些问题，都需要我们在逐步了解“元宇宙”后才能得到答案。 在本章内，我们将在时间长河里找寻“元宇宙”的起源，并跟随互联网发展的脚步一同探索“元宇宙”与互联网的共生与伴生关系。通过本章学习，读者可以快速了解元宇宙的发展历程、相关概念以及精神内核，理解元宇宙在当今互联网时代的运行逻辑。 第一节在“元宇宙”之前——飞越“史前时代” 一、 传统艺术形式中的“元宇宙”概念 艺术中的“元宇宙”形态与概念并不是孤立的、一蹴而就的，它与传统艺术门类的发展具有一种连贯性，这个连贯性就在于艺术媒介的发展及元宇宙审美感知的进阶。艺术创作始于摹仿，其审美感知也依赖于其摹仿的媒介。柏拉图认为“（绘画）模仿的是外观，……它把握住的是每个东西的某小部分，况且，这部分还是一个幻象。”如果我们从柏拉图论摹仿的“某小部分”开始，在人类艺术的发展进程中，这“某小部分”正是逐渐被扩大，直至成为元宇宙的全部。这就是艺术媒介之摹仿的发展历程，也是元宇宙作为艺术媒介的连贯性与必然性。从传统的文学与绘画到当代的电影艺术，直至今天及未来的元宇宙，我们能够看到元宇宙艺术作为一种新兴媒介艺术及其感知的进阶。 元宇宙原理与应用在现代科技革命尚未出现的古代，传统艺术的发展会随着艺术传播媒介的变化而发生嬗变。在数千年的历史时光中，艺术产品作为当时的人们摹写其生活状况、抒发个人情感、描述自然人文景观与经济社会现象的载体，承载了人们对未知世界的认知、好奇、怀疑、敬畏、向往等复杂感情。艺术的媒介千姿百态，其中描绘“来世”“异界”等有别于现实世界的主题，一直存在于人类文明发展的历史中。如果把描摹现实世界之外的另一个想象世界作为我们认识“元宇宙”的归类标准的话，传统艺术形式有着众多而各具特色的表现方式。 （一） “羽化登仙”的壁画艺术 从西班牙、法国等地，距今2万年前出现的人类早期文明活动的石窟中的壁画，到4世纪至14世纪我国敦煌石窟中的壁画群，其上的各种野兽和人物，色彩艳丽，形态逼真，笔法精细，瑰丽壮美，气势恢宏［1］。这些壁画上的记录，或是当时生活的纪实，或来自当时人类的想象，壁画的作者们都投入了无尽的努力去描绘当时的画面，力图将一个既来源于现实，又富有想象空间的世界由这些壁画画作来呈现，这便是人类最早的“元宇宙”技术和体验。其中，尤以我国敦煌飞天“羽化登仙”主题最为动人。其实，远在战国甚至更早期的墓葬中就有升仙的绘画场景，自东汉以后随着佛教自印度经西域传入汉地，以及早期道教文化的传播，此类主题更加流行。佛教传入中国后，与中国本土的道教“神仙”文化不断交流融合。在佛教最初传入的魏晋南北朝时期，人们曾经把壁画中的飞仙称为飞天，此时飞天、飞仙不分。随着佛教在中国的传播，佛教的飞天、道教的飞仙在艺术形象上互相融合。敦煌飞天指的是画在敦煌石窟中的飞神，后来成为中国独有的敦煌壁画艺术的一个专用名词。 对于上述壁画艺术来说，人分为两部分，一部分是人在物理意义上的肉体，又称为肉身。另外一部分就是人的思想、意识，或称为灵魂。从这个意义上，灵魂可以标识每一个人，所以一个人包含肉体和灵魂两部分。无论是敦煌飞天，还是从古至今各类墓葬壁画，其核心艺术主题在于在肉身湮灭之后，所谓灵魂世界的二次生命。如果能够把一个人的所有知识，包括他说话的声调、语气及其思维方式等都记录下来，在一个理想的生活环境中，就可以实现某种意义上的在另一个世界的永生。古代囿于科技与生产力发展水平，无法长久记录储存肉身的音容笑貌，所以寄托于艺术创作，有意识地改造并重新创作出一套符合当时人们审美与想象空间的艺术形象，用以寄托所谓灵魂世界的“人”的形象。而摹化肉身的技术从古发展至今，其实已经相对成熟，最前沿的科技体现诸如虚拟人、类人机器人等。类人机器人实现了人类肉体的一部分功能，能够通过技术手段精准储存并还原人的声音、表情、肢体状态等，如果能够把个人的一些思想、知识、思维方式存到计算机里，并且写入某个类人机器人的存储介质中，那么这个人就在某种意义上实现了“飞天”永生。 （二） “七十二变”的神话传说 中国神话故事最让人记忆深刻的莫过于《西游记》《封神榜》《聊斋志异》等神仙志怪小说里的描写。在这些神话故事中有很多对于神奇法术的描写，比如孙悟空一根毫毛便能分出无数分身。其中有不少法术，通过当今科学技术的发展，已经从神话故事慢慢演变为现实。在《西游记》里，大家记忆最深刻的法术就是孙悟空的筋斗云，腾云驾雾十万八千里。随着现代科技的发展，人们早已可以通过各种飞行器，在万尺高空，云雾之上完成万里之外的旅行。除此之外还有孙悟空的“火眼金睛”，通过其定睛一看便能分辨是人是妖。这和现在广泛运用于检测领域的X光机、红外感光检查等射线检测技术所达成的效果不谋而合：在所有的地铁、高铁、机场等公共交通场所，现在都有诸多此类安检设备。红外夜视仪，在军队、警察部队、公安部门广泛运用，通过热辐射成像技术也实现了火眼金睛一眼辨别对象的功能。当然，千里眼、顺风耳这些法术更不用说，手机、互联网走进千家万户，交流与沟通早已不再有距离的限制。目前，《西游记》里还有哪些法术没有实现呢？ （1） 孙悟空有七十二般变化，有无数的分身、变身、替身，诸多变身不是真正的后代但可以发挥不同的功能。 （2） 为了获得长生不老，妖怪们都想尝一尝唐僧肉，生命的延长与永恒仍是人类持续研究的问题。 （3） 观音大士赐给孙悟空三根救命毫毛，可解一切灾厄。逆转命运、逢凶化吉的法术还没有成为现实。 这些想象力丰富又表现形式具体的法术，代表了当时的人们对于一些生产力无法实现却又迫切需要的朴素情境的美好希冀，而这些愿望投射在神话故事中，成为神仙妖怪们手中的法术，由他们代替现实的人们去呈现。这就与如今探讨的元宇宙技术中的“替身性”是一脉相承的。著名科学家钱学森曾将虚拟现实（Virtual Reality，VR）翻译成“灵境”。“灵境”联结了古代人们关于神话世界的想象与当今科技的呈现。综上，元宇宙在历史长河中曾经有着多种表现形式与不同的名称。 二、 现代艺术形式中的“元宇宙”概念 （一） 现代小说与“元宇宙” 1984年，加拿大科幻小说家威廉·吉布森（William Gibson）出版了短篇科幻小说《神经漫游者》（Neuromancer），首次使用了“赛博空间”（Cyberspace）的表述，指存在于现实之外的，由计算机设计、定义、实现的，包括物质与代码符号信息的另一个世界。在“赛博空间”里，人脑作为人的信息中枢可以直接与外界连接，从而控制神经系统与外部事物互动。1993年，网络社会学家霍华德·莱茵戈德（Howard Rheingold）出版了《虚拟社群》（Virtual Community）一书，使得“赛博空间”的概念更加广为流传。 “元宇宙”的概念第一次被正式提及，是在1992年，由美国著名科幻作家尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）在其所著科幻小说《雪崩》（Snow Crash）中提出了“Metaverse（元宇宙，汉译本当时翻译为‘超元域’）”这个概念［2］。书中讲述了现实人通过VR设备与虚拟人共同生活在一个名为Metaverse的虚拟世界的故事。这个虚拟世界脱胎于现实世界，并且平行存在于现实世界。Metaverse的形态栩栩如生，让人沉浸其中，在这个虚拟世界里可以做任何想做的事情（包括在现实世界里无法实现的事）。比起现有的虚拟世界，它可以提供一种更高维度的交互性体验。 在《雪崩》中，作者是这样描述元宇宙的：“戴上耳机和目镜，找到连接终端，就能够以虚拟分身的方式进入由计算机模拟、与真实世界平行的虚拟空间。”《雪崩》描绘了一个庞大的虚拟现实世界，即元宇宙，所有现实世界中的人在元宇宙里都可以有一个数字分身，人们用数字分身来进行活动，并相互竞争以提高自己的地位。元宇宙是一个平行于现实世界的、人造的虚拟空间，参与者在这个空间中的行为自由度远超于现实世界，只会受到人脑想象力的限制，“没有做不到，只有想不到”。 网络世界的崛起为科幻作家们的思想创作提供了一个海阔天高的绝妙空间，科幻小说也为网络文明的发展以及各类新兴文化的涌现起到了推波助澜的作用。《雪崩》中所提出的“元宇宙”，对接下来的计算机技术、互联网行业，尤其是电子游戏领域产生了极为深远的影响，在后续的篇章中我们将持续探寻。 （二） 电子游戏与“化身”的发展 在《雪崩》里，每个人在元宇宙中都有属于各自独有的“化身”（Avatar）。Avatar一词源自梵文，原意指神的降世显身。2009年由詹姆斯·卡梅隆（James Cameroon）执导的具有开创意义的电影《阿凡达》，其英文原名为Avatar［3］，对应影片中人类通过梦境链接，将意识灌注给纳美人，好似天神下凡。在电子游戏中，“化身”在不同时期有着不同的类型，包括： （1） 1958年的计算机小游戏《网球赛》（Tennis for Two），玩家以球拍为自己的化身，通过球拍来发球和接球，体现自己的能动性。 （2） 1962年的《太空大战！》（Spacewar!），玩家以飞船为自己的化身，飞船发出或承受的行为就是玩家发出和承受的行为。 （3） 20世纪70年代，玩家开始能在一个图形化空间里控制一个非机械的角色，角色开始有血量、攻击力、防御力等数值设定，对“化身”的定义更加明确、细致。 （4） 20世纪80年代，《龙与地下城》（Dungeons & Dragons）被改编成电子游戏，成为角色扮演类游戏（Roleplaying game,RPG）发展的标志性事件，完善了玩家透过游戏角色“化身”的各类规则与属性。 （5） 20世纪90年代，3D游戏开始蓬勃发展，特别是第一人称射击游戏（Firstperson shooting game，FPS）的兴起，如 《毁灭战士》（Doom）（1993）、《古墓丽影》（Tomb Raider）（1996）等［4］，玩家的化身也越来越多开始具有像人一般的身体，感知也越来越沉浸在实时的3D环境中。例如，玩家可以通过第一人称视角下的键盘、鼠标等设备输入，通过自己“化身”头上位置的取景摄像机实时扫视3D空间。 （6） 20世纪90年代，日本电子游戏公司“世嘉”（SEGA）推出了第一代VR头盔。 （7） 1998年，为了让玩家更便利地操控化身，索尼PlayStation游戏机推出了手持双摇杆游戏控制器，在操作层面再次提高玩家的自由度和沉浸感，这给玩家的体验越发接近于前述《神经漫游者》中的描述。 （8） 21世纪初期，广为流行的网络游戏《第二人生》（Second Life）出现。所谓《第二人生》，顾名思义，它想给用户另一个人生。在游戏中，允许用户创建可以互动的数字化身，还可以用真实货币购买虚拟物件或打赏。 （9） 2009年以来出现并流行于青少年中的电子游戏《我的世界》（Minecraft）和各种大型在线社交游戏，如《魔兽世界》（World of Warcraft）、《永恒任务》（Everquest）、《我的世界》（Minecraft）、《堡垒之夜》（Fortnite）和《罗布乐思》（Roblox）等，不仅是基于化身的，而且更加具有原创性、沉浸性和互动性。例如，用户在《堡垒之夜》这款在线游戏中可以与数百万其他玩家竞争、社交和构建属于自己的虚拟房屋、土地、园林等，有些用户甚至已经在虚拟房屋交易上花费了数千美元。 其中《第二人生》在构建用户“化身”上所做出的尝试颇具开创性。《第二人生》是美国林登实验室推出的一款多人网络游戏。这款游戏的独特之处在于，没有经验、等级之类常见的RPG元素，也不是以系统提供的游戏流程为核心的，而是非常接近于现实世界——每个人在游戏中有高度的自主性和创造性。他们通过游戏内置的一套3D建模工具，创建游戏元素。在游戏中，系统提供给玩家一些土地，使其成为“居民”。居民可以在土地上创造各种物品，包括房屋、植被、交通工具、生产工具等。这些工具除了自己使用，也可以用来出售。这里面最大的吸引人之处在于玩家对自己创造的物品有完全的产权。《第二人生》使得“虚拟资产”这一概念广为人知。 随着这款游戏越来越庞大，参与的人越来越多，虚拟世界中的商业价值被逐步开发出来，从最开始的广告牌模式，到投资虚拟土地的房地产开发商、设计虚拟形象及服饰的设计师等。更重要的是，这些在虚拟世界中被创造出来的虚拟价值，可以有条件地变为真金白银，兑换成现实世界中的法定货币。 总体而言，以上游戏，尽管有很多迭代和提升，其人机互动方式仍是用户身在游戏之外，正对着计算机屏幕，音箱放在两侧，通过键盘、鼠标、触控板或游戏控制器与游戏中的环境以及其他玩家互动。这显然与《雪崩》中描绘的元宇宙场景差别较大。在后者中，玩家完全沉浸于游戏，用自己的全部感官与游戏环境中的其他玩家互动。 据民间统计，《第二人生》的游戏世界中有七千多种挣钱方式，年经济总产量达到了6 400万美元。在这样的虚拟资产基础上，许多世界知名企业开始入驻虚拟世界：IBM建立了自己的销售中心，CNN建立了自己的游戏报纸，微软也在游戏中建立了分公司。有大量的玩家辞掉了自己现实世界中的工作，在这个虚拟世界中从事全职工作。游戏中通用的货币林登币（Linden Dollar）已经跟美元开通了汇率。 当然，《第二人生》也有它的致命伤。在创建虚拟物品的过程中，需要大量用到3D建模、脚本语言LSL，这需要专业的美术功底和程序开发能力。这个苛刻的入门门槛将大量爱好者拒之门外。因此，在未来的元宇宙中，创造虚拟元素的环节该如何优化，兼顾低门槛和创造性，是一个重要的课题。这个问题上，其后继者《我的世界》《泰拉瑞亚》（Terraria）、《艾兰岛》（Ylands）等做出了不同程度的优化与改善。 在电子游戏中构建虚拟世界的另一个风险，来自维护虚拟世界的经济体系稳定。据介绍，在《第二人生》中，由于林登币和美元可以实现兑换，该游戏创造了一个虚拟财富可以直接转化为现实世界利益的机会。一些团体和个人因此在虚拟世界内部从事起银行、股票交易的经营活动。据林登实验室的分析，这些经营活动的收益率大多在20%以上，有些甚至达到了40%~60%。巨大的利润不仅导致虚拟世界银行业的泛滥，甚至出现了一些打着银行名义进行诈骗的行为，还催生了一些林登币黑市市场。由于黑市中的林登币兑美元汇率要远低于官方汇率（270林登币兑换1美元），玩家利益及虚拟世界经济都受到了很大的损害。因此，在元宇宙世界中，如何管控虚拟货币与真实世界中的货币兑换，其重要程度与复杂程度并不亚于真实世界的金融体系。 （三） 电影艺术与“元宇宙”的呈现 “元宇宙”的面纱正在慢慢被揭开。将抽象的概念转化成具象的认识，科幻电影往往能够打破我们对元宇宙的认知瓶颈，并拓展我们的想象空间和激励更高层次的探索。通过将各种增强现实技术、人工智能形态以及虚拟游戏世界等进行极具视觉震撼效果的刻画，科幻电影能够激发我们对未来元宇宙的想象力。 1. 《头号玩家》（Ready Player One），2018（图11） 图11《头号玩家》电影海报 故事被设定在2045年，处于混乱和崩溃边缘的现实世界令人失望，人们将救赎的希望寄托于“绿洲”，一个虚拟游戏宇宙。只要戴上VR设备，人类就可以进入这个与现实形成较大反差的虚拟世界。“绿洲”的创造者在弥留之际，宣布将巨额财产和“绿洲”的所有权留给第一个闯过三道谜题，找出他在游戏中藏匿彩蛋的人，因此引发了一场全世界范围内的竞争。 《头号玩家》是目前被认为最接近元宇宙概念的电影，通过VR沉浸式装备，玩家能够感受“绿洲”这一虚拟空间的无限繁华与光怪陆离，这激发了大众对于元宇宙入口和样貌的期待。虚拟生活吞并现实生活、巨头掌控虚拟世界等元宇宙可能引发的担忧也在片中被呈现出来。可以说，《头号玩家》从技术实现上全面论证了元宇宙的一种终极表现形态，即完全虚拟化的现实世界映射，用户可以在所谓“绿洲”世界完整地体验人生。该片深入探讨了这种全沉浸式的元宇宙可能带来的道德伦理、社会治理冲突问题。 2. 《失控玩家》（Free Guy），2021（图12） 图12《失控玩家》电影海报 影片讲述了一个名为“自由城”的游戏世界，一个身份为银行柜员的NPC（Nonplayer character,非玩家角色）在见到玩家角色米莉的一刻起，开始脱离代码设置，自我进化，并在每次重新设置后都保留自己的记忆、情感和思想，并最终帮助米莉保护虚拟世界的故事。 影片作为一部喜剧科幻片，从沉浸式游戏的视角展现了元宇宙该有的雏形和元素。NPC作为虚拟世界中不可或缺的一环，能否在元宇宙中实现突破，甚至在功能或情感上自我进化呢？片中主体公司控制甚至删除游戏的剧情也强调了去中心化对于元宇宙的意义。 3. 《黑客帝国》（The Matrix），1999（图13） 在影片中，网络黑客尼奥发现看似正常的现实世界实际上是由名为“矩阵”的人工智能系统操控着，尼奥结识了黑客崔妮蒂并见到了黑客组织首领墨菲斯，三人开启了抗争矩阵之旅。 图13《黑客帝国》电影海报 图14《阿凡达》电影海报 《黑客帝国》充满了大量宏大的隐喻，构建了一个涵盖神话、哲学、禅宗、机器人和人工智能的科幻帝国，影片中描绘的元宇宙充满震撼感，无论是其中的VR技术、虚拟空间，还是人机关系等方面，都让观众对虚拟世界产生了深刻的认知。该片首部自1999年上映以后，就成为当时极具有话题性的影视作品。片中描绘的元宇宙极端程度甚至超过了《1984》里所描写的高压社会，体现了作者对于乌托邦式的社会治理模式的怀疑和挑战，也彰显出站在千年之交往前看的一丝迷茫。该片形成了多维度的科技视觉，探讨了人机关系、进化体系等哲学命题，更新了观众对虚拟世界的认知。 4. 《阿凡达》（Avatar），2009（图14） 影片主要讲述人类飞到遥远的星球“潘多拉”开采资源，通过“阿凡达”技术，将自己的意识转移到另外的肉体躯壳中。受伤后以轮椅代步的前海军战士杰克，自愿接受“阿凡达”实验并以他的肉身来到潘多拉。在结识了当地纳美人公主涅提妮之后，杰克在一场人类与潘多拉军民的战争中陷入两难境地。 片中Avatar（阿凡达）也是梵文“化身”的意思，这种保留自身意识，以将人类置于类似现实的模拟技术于当时而言是极具创造力的。借助AR和VR等技术，元宇宙打造Avatar的技术正被探索。此外，片中还包括了科技突破时空限制的遐想、科技与道德如何陷入两难等思考。 导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameroon）也是科幻巨作《终结者》系列的导演，在拍摄《阿凡达》的过程中，采用全程源生3D拍摄，第一次将身临其境、代入感很强的3D观影体验以高质量的大片姿态带进了电影院，从戏里戏外都引发了很大的技术革新思潮。 《头号玩家》中的元宇宙，展现了现实与虚拟的巨大反差。电影背景设定在一个资源环境非常贫瘠的未来世界，真实世界的混乱、停滞与虚拟世界的虚幻、美好带来了强烈对此，让身处于当下的我们更容易看到自己世界的影子，也带有暗示性地告诉我们未来虚拟世界的样子，即“超强劲的精神寄托”。这个故事背后想要带给人的启示性的内容，才是导演史蒂文·斯皮尔伯格更想要实现的目标。对于曾拍出《侏罗纪公园》《少数派报告》等既具有商业性，同时带有思考性和科幻色彩的佳作的他来说，《头号玩家》仍旧在强调人与科技、人与自然的复杂关系。 而《失控玩家》中呈现的元宇宙，重点展现的是虚拟世界中人性的觉醒，而不是虚实世界的切换。这也是对元宇宙意义的思考：在一个时空可以加速，收益和回报更加稳定，允许失败重来的世界中，人们获得的经验、体验、感悟，会从虚拟世界传给现实世界中的自己，从而丰富人生阅历，做那些现实中不可能做到的事。这种回溯才是元宇宙这个虚拟世界给现实世界的最大意义。 《头号玩家》的世界是完全VR化的。主角只有通过一个完全的舱型设备，才能进入纯数字化的世界中。而《失控玩家》中构建的是一个MR（Mixed Reality,混合现实）世界。通过戴上一种特殊眼镜，你就可以看到一个层叠在现实世界之上的世界，也就是所谓的玩家视野。